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미치오 가쿠-'초공간'요약.
과학 관련 서적을 또 한권 읽었다. 얼마전 읽은 마르셀로 글레이의 '뜻 밖의 것의 단순한 아름다움'과 내용이 상당히 배치되는 내용이다.
이해가 안되는 부분은 건너뛰고 읽었다. 명상, 기독교, 불교, 유교 등 신과 종교 그리고 초월적인 영역에만 몰두할 경우 합리적이고 현실적인 이해를 잃어버릴 수 있다. 그러나 과학 관련 서적은 내 명상 공부를 회의하게 만들기도 한다. 하지만 회의 내지 의심은 내 앎에 긍정적인 영향을 준다고 확신한다.
미치오 가쿠-초공간 2024.06.12시작
1997년 출간 책.
서문
자연의 법칙은 더 높은 차원에서 표현될 때 더 간단하게 이해된다. 예를 들어 평면 차원에 살던 고대 이집트인들에게 날씨와 사계절은 의문이었다. 그러나 3차원 공간으로 위로 올라가 우주 공간에서 지구를 보면 이해하기 불가능했던 사실들이 명확해진다.
중력과 빛의 법칙들도 기존의 시공 4차원에서 제5차원으로 하나의 차원을 추가하면, 즉 제5차원의 진동으로 설명하면 빛과 중력의 법칙은 간단해진다.
우주를 구성하는 4개의 힘, 중력, 전자기력, 강한 핵력 그리고 약한 핵력이다. 인류는 4개의 기본힘 중 단지 하나만 지배했을 때에도 인류의 역사의 방향을 고대의 무지와 비천함, 비산업화 사회에서 현대 문명으로 완전히 바꿔 놀 수 있었다. 인류 역사의 광대한 흐름은 4개의 힘 각각을 점진적으로 디배하는 과정으로도 조명해볼 수있다.
아이작 뉴턴의 중력 이론,
186년대 제임스 클러크 맥스웰의 전자기력에 대한 기본적인 법칙으로 발전기, 라디오, 테레비, 레이더, 가전주방용품 등을 선사하는 전기 시대로 인류를 인도했다.
1. 4차원으로 들어가기
1 시공을 초월한 세계 17
1940년 대에는 원자력 이용되기 시작.
빛이 파동운동이라면, 파동운동을 할 어떤 것이 필요할 것이다. 빛이 운동할 수 있는 운동력은 어떤 것? 소리파는 공기가 필요하고, 수면파는 물이 필요한데 빛은?
칼루자-클라인 이론 빛이란 실제로 5차원, 혹은 신비가들이 4차원이라 부르곤 한 것의 진동이란 것이다. 만약 빛이 진공을 통과할 수 있다면, 그것은 진공 자체가 진동하고 있기 때문이다. 25
현실은 어떤 3차원 이론도 우리 우주를 지배하는 힘들을 묘사하기에 너무 작다. 자연법칙은 고차원에서 표현할 때 더 단단하고 강력해진다. 30
최초의 고차원 이론은 빛을 제5차원 속에서의 진동으로 설명할 수 있는 새로운 중력이론을 제안한 두 과학자의 이름을 타 칼루자-클라인 이론이라 불리었다.
1984년 마이클 그린과 존 슈바르츠는 물질은 진동하는 미세한 끈으로 이어졌다고 가정하는, 초끈 이론을 제시했다. 초끈이론은 공간과 시간의 정확한 차원 수를 예견하고 있는데 이는 10차원이다. 36
3 4차원을 본 사나이 87
4 빛의 비밀 : 제 4차원에서의 진동 119
아인슈타인의 특수 상대성 이론. 시간은 얼마나 빨리 운동하느냐에 따라 다른 간격으로 흐른다. 그는 만약 자가 줄어들고 시계가 느리게 갈 수 있다면, 자와 시계로 측정하는 모든 양 또한 변해야 할 것으로 추론하였다. 그런데 물리학자가 실헝실에서 측정하는 거의 대부분의 양은 자와 시계를 이용한다. 이것은 이전에 당연히 상수라고 생각한 모든 양들을 물리학자들이 다시 조정해야함을 뜻한다. 특히, 에너지는 거리와 시간 간격을 측정하는 방법에 의존한다. 달리는 자동차의 질량 역시 속도가 커짐에 따라 증가한다. 이 질량 증가분은 에너지로 부터 나온다. 이 결과 19세기 물리학의 위대한 발견 중의 두가지인 질량 보존의 법칙과 에너지 보존의 법칙이 변해야 했다. 아인슈타인은 26세 때 상대성의 원리가 옳다면 에너지가 어떻게 변하는지 정확히 계산하여 E=mc square.란 관계식을 발견했다. 빛의 속력 제곱(c square)는 천문학적 수이므로, 작은 양의 물질도 엄청난 에너지를 내놓을 수 있다. 아인슈타인은 제4차원은 시간 차원으로 간주할 수 있다는 점을 간파했다.
이불위의 돌, 혹성이 태양 주위를 도는 원리, 사람이 지구 위에 서있을 수 있는 이유는 지구가 우리 주위에 공간을 일정하게 뒤틀어 놓았기 때문이다.
134
아인슈타인의 마하March's principle. 물질-에너지 -> 시공의 곡률
지구 위에 사는 우리가 자연을 극복하도록 도와준 것은 전자기력이지 중력이 아니다. 147
테오드르 카루자는 제5차원을 도입하여(즉, 공간4차원과 시간 1차원) 아인슈타인의 상대성 이론과 맺스웰의 빛 이론을 통합해서 아인순타인의 인정을 받았다. 146
2 10차원으로 통합 159
5 양자 이설異說
닐스 보어: "양자 이론에 충격을 받지 않은 사람은 그것을 이해하지 못한 것이다."
1925년 슈뢰딩거와 하이젠베르크에 의해 나타난 양자역학은 원자의 비밀을 밝혀 줄 최초의 포괄적인 공식을 제공하였다. 양자역학은 아인슈타인의 우주에 관한 기하학적 이론의 연구 업적에 빛을 잃게 만들었다. 아인슈타인의 일반상대론은 별들과 시공간의 연속적인 조직을 통해 구성된 은하들의 이론이고 우주이론이다. 반면에 양자이론은 미시우주의 이론으로 이 미시우주에서는 아원자 입자들이 아무것도 없는 텅빈 영역처럼 보이는 메마른 시공의 무대 위에서 춤추는 입자처럼 행동하는 힘들에 의해 결합되어 있다.
양자혁명의 파도는 반세기를 통해 힘을 기하학적으로 이해하려는 모든 시도를 깨끗이 휩쓸어 버렸다. 160
양자이론 핵심:
첫째, 힘은 양자quanta라 부르는 에너지의 불연속적 덩어리의 교환에 의해 발생한다.
둘째, 다른 종류의 힘은 다른 종류의 양자 교환에 의해 생긴다. 약력은 W입자, 양성자와 중성자를 묶는 강력은 π중간자라는 아원자 입자의 교환에 의해 발생한다. 마지막으로 양성자와 중성자 그리고 π중간자까지도 함께 묶어주는 아원자적 힘은 글루온gluon이라 부르는 입자에 의해 생긴다.
셋째, 아원자 입자의 속도와 위치를 동시에 알 수 없다. 하이젠베르크의 불확정성 원리. 양자이론은 입자와 파동의 두 이론을 하나의 멋진 변증법으로 융합하는 것이다. 163
넷째, 투과할 수 없는 장벽을 입자들이 관통tunneling하거나 양자 도약quantum leap할 확률은 유한하다.
만일 양자이론이 옳지 않다면 텔레비젼, 컴퓨터, 라디오 등등, 모든 전자기기는 그 기능을 멈출 것이다. 실제로 양자이론이 옳지 않다면, 우리 몸을 구성하고 있는 원자들은 붕괴될 것이고, 우리는 순식간에 분해되어 버릴 것이다. 맥스웰 방정식에 의하면, 한 원자 안에서 돌고 있는 전자들은 천분의 일초 만에, 그들의 에너지를 잃고 핵속으로 빨려들어간다. 이러한 갑작스러운 붕괴는 양자 이론에 의해 금지되어 있다. 그러므로 우리가 존재한다는 사실은 양자역학이 옳음을 증명하는 살아 있는 증거물이다.
이 것은 '불가능한' 사건들이 일어날 유한한, 계산 가능한 확률이 있다는 것을 의미한다. 예를 들면, 나는 내가 갑자기 사라져서 지구를 관통해 하와이에 나타날 확률을 계산할 수 있다. 실제로 이러한 사건이 일어날 수 있는 시간은 우주의 나이 보다 길다. 그래서 우리는 세계 각처의 휴양지로 가지 위해 양자 역학을 이용할 수 없다. 167
과학자와 벼룩 이야기 168
음악가는 악보를 보는 것만으로도 아름다운 화음과 풍부한 음향을 들을 수 있다. 수학의 방정식은 과학자에게 보기 드문 열정을 불러일으킬 수 있는 자연스런 진보와 논리를 지닐 수 있다. 과학자에게 있어 방정식은 웅장한 교향곡과도 같은 것이다. 183
1970년대말 유행하던 대통일장 이론Grand Unified Theory GUT가 있다.
6 아인슈타인의 복수 191
물리학의 성배: 중력의 양자이론
맹목적으로 중력을 양자화하려고 하면, 중력은 중력자graviton라 불리는 작은 중력 덩어리를 교환함으로써 그 기능이 발휘된다고 가정해야 한다. 예를 들면, 우리가 땅 위에서 시속 108.000 킬로미터(공전속도)로 날아가는 지구위 흔들리지 않고 서있을 수 있는 것은 수조 개의 눈에 보이지 않는 미세한 중력입자 교환 때문이다. 그런데 이 가정, 즉 중력 양자이론을 증명할 수 없었다. 이 가정을 증명하기 위해서는 칼루자-이론이 주장한 것 같은 4차원 이상의 더 많은 차원이 필요하다. 194
브라이스 드위트Bryce DeWitt는 양자 중력 연구가 이다.
초중력 202
표준 모형에 따르면 모든 입자는 스핀을 갖고 있다.
7 초끈 211
초끈 이론은 우연히 20세기로 떨어진 21세기 물리학이다. 에드워드 위튼
에드워드 위튼은 물리세계의 방향을 선도한 이론물리학계의 피카소 같은 사람이다. 위튼은 초끈 이론superstring theory이라고 불리는 새로운 이론이 아인슈타인의 중력 이론과 양자 이론을 통일할 수 있는 이론이 될 것이라고 주장하며 물리세계의 흥분을 일으켰다. 그는 창조의 바로 그 순간을 설명하는데 결정적 기여가 되리라 여겨지는 초끈 이론의 기원을 알아내는 문제에 몰두하고 있다.
입자란 무엇인가?
아원자 입자의 본성을 연구하면 할수록 무수히 많은 입자들이 발견된다. 초끈 이론은 자연에는 어째서 그렇게 더 많은 입자들이 있는가 하는 따위의 입자에 대한 난감한 의문들에 답을 제공한다. 초끈 이론은 이러한 의문에 답한다. 왜냐하면, 양성자 보다 1000억에 1000억 배 더 작은 초끈이 진동하기 때문이다. 초끈은 굉장히 작으므로, 먼거리에서는 끈의 공명과 입자가 구별될 수 없다. 단지 우리가 어떻게든 입자를 확대했을 때만, 그것이 점이 아니라 진동하는 끈이라는 것을 알 수 있다. 이러한 묘사에서 보면, 각각의 아원자 입자들은 단지 다른 진동수로 진동하는 다른 공명 입자에 해당하는 것일 뿐이다. 예를 들면 바이올린 현은 무한히 많는 다른 진동수로 진동할 수 있다.
바이올린의 음 자체가 근본적인 것이 아니라 근본적인 것은 현 그 자체이다.
마찬가지로, 우주에 존재하는 입자들은 그 자체가 근본적인 것이 아니다.
초끈 이론에 의하면, 물질은 이러한 진동하는 끈에 의해 창출되는 화음에 지나지 않는다. 바이올린을 위해 작곡될 수 있는 화음이 무한히 많은 것처럼, 진동하는 끈으로부터 형성되는 물질의 형태도 무한히 많다. 215
초끈 이론은 입자 성질뿐만 아니라 시공간 그 자체의 성질도 설명한다. 하나의 끈이 시공간에서 움직이면, 그것은 복잡한 운동의 조합을 나타낸다. 다시 이 초끈은 더 작은 끈으로 갈라지거나 혹은 다른 끈과 충돌해서 더 긴 끈이 된다. 요점은 이 모든 양자 보정과 고리 도형은 유한한 동시에 계산 가능한 결과를 준다는 것이다. 이것이 바로 물리 역사상 유한한 양자 보정을 갖는 최초의 중력 양자 이론이다.
초끈 이론은 시공간 안에서 자기 모순이 없는 구속 조건에서 움직이도록 하여 아인슈타인 방정식을 유도할 수 있다.
마법의 수인 10차원과 26차원에서 정의되는 초끈 이론은 모든 기본힘을 통일할 수 있는 기본 방을 제공한다. 초끈 이론으로 아인슈타인 이론, 칼루자-클라인 이론, 초중력 이론, 표준 모형, 그리고 GUT 이론까지 끄집어 낼 수 있다. 216
왜 끈이 필요한가? 218
생명체를 만들기 위해 자연은 이중나선형 DNA분자를 사용하는데, 끈이 갖는 두드러진 특징은 정보가 복제될 수 있는 방법으로 거대한 데이터를 저장할 수 있는 가장 간결한 방법 중 하나라는 것이다.
현악 4중주 219
초끈 이론은 기하적 원리로 부터 나오고 아인슈타인의 중력 이론이 자동적으로 그 안에 포함된다.
압축과 아름다움 221
끈 이론은 자기 모순이 없는 이론이며 알려진 입자를 사실적으로 설명할 수 있는 이론이다. 끈 이론은 양자중력에서 발견되는 무한대값을 제거하고 유한한 양자중력을 만들어 낸다. 이것만으로도 끈 이론을 우주 이론이 될 가능성이 있는 이론으로 여기기에 충분하다. 게다가 끈의 차원을 몇 개 줄이면, 표준 모형과 아울러 GUT의 대칭들까지도 포용할 수 있는 충분한 방이 있다.
무지개로부터 만발한 꽃, 그리고 결정체에 이르기까지 우리 주위에 보이는 모든 대칭은 궁극적으로 원래의 10차원 이론의 단편을 가시화한 것으로 볼 수 있을 것이다.
21세기 물리학 한 조각 223
중력의 양자 이론을 공식화하려는 시도, 즉 일반상대성 이론은 물리 원리로부터 양자 역학까지
"기하학 -> 장론 -> 고전 이론 -> 양자 이론"
과 같은 일관된 논리 과정을 거쳐왔다.
이와는 대조적으로, 초끈 이론은 1968년 우연히 발견된 이래 위의 진행을 거슬러 거꾸로 진화하였다.
1968년 가브리엘 베네치아노와 마히코 스즈키가 우연히 행운에 의해 발견했다.
고리 도형 226
(내용이 어려워 나는 이해 불가능)
군화 기지 228
월남전 시절 징집되어 군사 훈련 시기에 저자가 끈 이론을 전공한 내용
끈의 장이론 231
패러데이의 선구적 연구 이래, 모든 물리 이론은 장에 의해 기술되었다. 맥스웰 이론, 아인슈타인 이론 등도 마찬가지였다.
1984년 그린과 슈바르츠는 초끈 이론이 양자 중력의 단 하나뿐인 자기 모순이 없는 이론이라는 것을 증명했다.
아무도 충분히 영리하지 못하다 236
끈 이론은 현 세기에 우연히 발견된 21세기 물리학인 것으로 보인다. 끈 장이론 역시 모든 물리학을 포함하고 있는 것 같다. 끈 장이론은 존재하지만, 우리가 그것을 풀 수 있을 정도로 충분히 영리하지 않다.
왜 10차원인가? 239
아직 잘 이해되지 않는 끈 이론의 깊은 비밀 중 하나는, 왜 그것이 10차원이나 26차원에서만 정의되느냐 하는 것이다.
모듈 함수의 신비 240
라마누잔 함수에서 나타나는 숫자 24는 또한 끈 이론에서 발생하는 기적적인 상쇄의 기원이 된다. 끈 이론에서 발생하는 기적적인 상쇄의 기원이 된다. 끈 이론에서는 라마누잔 함수에 나타나는 24개의 모드들 하나하나가 끈의 물리적 진동에 해당한다. 라마누잔 함수가 일반화되면 숫자 24는 숫자 8로 대치된다. 그래서 초끈 이론에 대한 임계 숫자는 8+2 혹은 10이다. 이것이 10차원의 기원이다. 자기모순 없는 상태를 유지하기 위해서는 일반화된 라마누잔 함수를 요구하기 때문에 끈은 10차원에서 진동한다. 다시 말해, 물리학자들은 왜 10차원과 26차원이 끈 이론의 차원으로 선택되었는지에 대해 전혀 이해하지 못한다.
시공의 차원은 10차원이라는 것은 바로 이 타원 모듈 함수에 나타나는 마법의 수들인 것이다.
100년 수학의 재창조 242
라마누잔은 나마칼 여신이 꿈속에서 그에게 공식을 알려 주었다고 말하곤 했다.
모듈 함수 245
8 제10차원에서 온 신호 249
아름다움이란 물리적 원리인가?
초끈 이론이 우주의 이론에 대해 피할 수 없는 공식화를 제공했지만, 근본적인 문제는 이 이론의 실험적 검증이 현재의 기술로 불가능한 것 같다는 점이다. 사실 이 이론은 모든 힘의 통합은 플랑크 에너지, 혹은 10의 19제곱 전자볼트에서 발생함을 보여준다. 이 에너지는 현재의 가속기에서 얻을 수 있는 에너지보다 거의 1000조 배나 더 큰 것이다. 즉, 10차원 이론은 보편적 의미를 갖는 이론이 아님을 뜻한다.
초전도 초충돌기: 창조를 보는 장문 253
SSC (superconducting suppercolluder)초전도 초충돌기
외계에서 온 신호 257
SSC 대신 우주선의 에너지cosmic ray를 측정하는 다른 가능성이 있다.
우주선은 100년전 예수회 신부인 테오도르 울프에 의해 파리 어펠탑 꼭대기에서 수행된 실험에서 처음 발견되었다.
검증 불가능한 것의 검증 259
문제는 이론이지 실험이 아니다 263
9 창조 이전 267
신은 어머니가 있어요?
신의 존재에 대한 증명 268
임마누엘 칸트의 존재론적 증명의 오류를 유니콘의 존재를 증명함에 의해 지적했다.
빅뱅에 대한 실험적 없는 증거 273
빅뱅이 대략 150~200억년 전에 일어났다는 증거.
도플러 효과, 허블법칙,
COBE와 빅뱅 277
COBE위성은 하늘을 흝고 지금까지 제작된 배경 복사에 대한 지도들 중 가장 정확한 지도를 전송했다. COBE의 결과는 빅뱅을 재확인하고 거듭 확인했다.
창조이전: 오비폴드 281
빅뱅 이전에는 무슨 일이 있었으며 그리고 왜 빅뱅이 일어났는지에 대한 의문이 남아있다. 우리는 빅뱅 바로 그 순간에는 양자 효과가 절대적인 힘이어서 중력을 압도했을 것이라고 예상한다. 현재로서는 빅뱅 이전에 무슨 일이 일어났는가의 신비를 풀 수 있는 유일한 이론은 10차원 끈 이론이다. 과학자들은 이제 막 10차원 우주가 어떻게 4차원과 6차원 우주로 갈라졌는지 추론하고 있다. 우리의 쌍둥이 우주는 어떻게 생겼을까?
하바드 교수인 쿰룸 바파는 우리의 형제 우주는 일종의 뒤틀린 6차원 토러스(튜브)를 갖는다고 추측했다. 그는 수학자들이 소위 오비폴드orbifold라 부르는 것으로 묘사될 수 있다는 개념을 개척했다.
왜 3세대가 있는가? 286
시공을 통한 터널 통과 288
양자역학은 아침에 일어나니 아마존 정글 한복판에 우리 침대가 있는 것을 발견하는 것과 사건이 실제로 일어날 수 있는 확률이 한정된 확률로 존재한다고 가정한다. 이것이 터널통과다.
대칭 깨어짐 291
상태전이: 저수지가 터짐, 원자탄 폭팔. 상태전이는 그것들은 항상 대칭깨어짐을 동반한다.
얼음덩어리에서 초끈까지 294
빅뱅 식히기 295
3 벌레구멍: 이웃 우주로 들어가는 문
10 블랙홀과 평행우주 301
블랙홀: 공간과 시간을 통과하는 터널
블랙홀이 다른 우주로 들어가는 문이 될 수도 있다.
별의 생애 내용 302~307
별은 우리 태양계보다 몇 배나 더 무거운 수소 가스의 구름이 중력에 의해 서서히 압축되는 과정에서 탄생한다.
별은 수소를 원료로 하여 타고 난 뒤에는 그 찌거기로 헬륨 형태의 재를 만들어 내는 핵 융합로이다.
태양도 수소 공급이 중단되면 헬륨이 연소되기 시작하며, 그 대기는 화성 궤도까지 확산될 것이다. 이것이 바로 적색거성red giami이라 불리는 상태이다. 이 과정 중에 지구가 증발되어 버린다. 우리 태양은 약50억년 정도의 중간 나이이기 때문에, 지구를 집어삼키기까지 아직 50억 년 정도가 더 남아있다. 헬륨이 다 소모되고 나면 이후 태양은 백색왜성이 된다. 초신성이라 불리는 폭팔성.
완전히 죽은 별인 중성자별.
별들이 생애를 마치는 마지막 단계의 별을 초신성이라는 폭팔성이다. 철 원소 이상의 무거운 원소 대부분은 초신성의 열과 압력에서 합성된다.
블랙홀 308
별의 최종적인 붕괴로 블랙홀이 된다.
아인슈타인 - 로슨다리 310
수준이 넘 높아 이해하기 어려운 내용
워프 인자 5 316
닫혀 버린 벌레구멍 318
II 타임머신 만들기 321
아인슈타인 방정식에 따르면, 공간과 시간의 곡률 혹은 구부러짐은 그 우주의 물질과 에너지량에 의해 결정된다. 속도를 증가시키면 시간을 느리게 가도록 할 수는 있지만, 특수상대론에 따르면 이 과정에서 질량이 무한대가 되기때문에, 빛의 속도보다 더 빨리 갈 수 없다.
인과율의 붕괴 324
시간 패러독스 326
세계선 328
(인간은 의식을 가진 또는 생각하는 분자기계이다.)
아인슈타인에 의해 개발된 세계선 개념은 2차 함수의 공간에서의 우리의 공간과 시간의 이동이다. (개념:아래 그림 참조)
간단하게 말하면, 세계선이란 우리들 개인 삶의 전체 역사이다.
아래는 미치오의 초공간 내용 인용!
(인간의 세계선은 결코 시작도 끝도 없다.
우리 자신들의 개인적인 세계선의 간단한 예를 들어 보자. 1970년, 우리의 어머니와 아버지가 만나서, 사랑에 빠지고, 그리고 아기-우리를 낳는다. 그래서 우리의 아버지와 어머니의 세계선은 충돌하고 제3의 세계선(우리의 것)을 만들어 낸다. 결국, 누군가 죽을 때, 그 사람을 형성했던 세계선은 수십억 개의 우리 몸 속의 분자들의 세계선으로 퍼진다.
이러한 관점으로 볼 때, 인간은 분자의 세계선들의 일시적인 집합체로 정의될 수 있다. 우리가 태어나기 전에 퍼져 있던 이러한 세계선들은 하나로 모여 우리의 몸을 형성하고, 그리고 우리가 죽은 후 다시 퍼질 것이다. 성경에서는 "먼지에서 먼지로"라고 말한다. 우리는 이러한 상대론적인 묘사에서는 "세계선에서 세계선으로"라고 말할 수 있을 것이다.)
생명이 DNA와 단백질 분자를 생성하기 위해 철 이상은 무거운 원소가 필요하다. 수소 가스에서 시작되어 에너지의 연소로 그 형태가 변화되는 별들이 생애를 마치는 마지막 단계의 별을 초신성이라는 폭팔성이다. 철 원소 이상의 무거운 원소 대부분은 초신성의 열과 압력에서 합성된다. 인간의 몸을 구성하는 원소들은 별이 마지막 형태, 초신성이 폭팔되어 우주에 퍼진 먼지라고 한다.
(인간이 별들이 만든 먼지, 즉 무거운 원소로 구성된 분자가 모여 만들어진 의식을 가진 기계인데, 의식은 무엇이며 어떻게 만들어졌으며, 분자의 모임이 허물어지고 그것들이 다시 퍼졌을 때 우리 의식은 어디로 가는 것인가?)
CTC(closed timelike curve)닫힌 시간성 곡선.
산술과 일반상대론의 훼방꾼 333
쿠르트 괴델은 수학을 불확실한 것으로 만들었다.
논리, "이 문장은 거짓이다."
여명의 지대의 삶 336
타임머신 만들기 338
타임머신의 청사진 344
시간여행이 성공하기 위해서는 에너지는 잠깐 동안 음이 되어야만 한다.
카시미르 효과의 발견.
평균적 약에너지 조건 AWEC
12 충돌우주 349
우주의 파동함수 351
스티븐 호킹은 양자우주론의 창시자이다.
신은 우주로 복귀하고 있는가? 355
인류 발생 원리anthropic principle
우주에 생명이 존재하기 위해 아주 드문 우연의 연속이 필요하다
다양하고 복잡한 생화학적 반응에 의존하는 생명은 화학과 물리 상수를 조금만 바꿔도 발생하기 어렵게 될 수 있다. 생명이 DNA와 단백질 분자를 생성하기 위해 철 이상은 무거운 원소가 필요하다.
슈뢰딩거의 고양이 문제 359
양자이론은 모든 사물에 대해 그 사물을 공간과 시간 상의 어떤 점에서 발견할 확률을 측정하는 파동함수가 존재한다는 사실이다. 또한 양자 이론에서는 한 입자의 상태는 측정하기 전에는 절대 알 수 없다고 한다. 측정하기 전에는 그 입자는 슈뢰딩거 파동함수로 표현되는 여러 상태들 중 하나로 존재한다.
슈뢰딩거의 고양이 패러독스를 다루는 제3의 방법으로 '다세계 이론'many-world theory가 있다.
다세계 이론 362
1957년 물리학자 휴 에버렛은 우주는 진화하는 동안 끊임없이 갈림길처럼 반으로 '분리'될 가능성이 있음을 제기했다. 다중세계가 존재할 수 있다는 것이다.
평행세계 365
호킹의 평행이론은 평행우주들을 연결할 수 있는 벌레구멍worm hole을 이론의 중심으로 삼았다. 이 벌레구멍은 평균적으로 그 크기가 너무 작아 플랑크 길이(양성자 보다 100의 10억승의 10억승 보다 더 작은 것으로, 인간이 여행하기에는 너무 작다)정도밖에 안된다. 더구나, 이 우주들간에는 큰 양자 전이들이 잘 일어나지 않으므로, 이런 일이 발생하려면 우주의 나이 보다 더 오랜 시간을 기다려야만 한다. 따라서 언젠가는 그 누군가가, 두 우주가 분리되는 그 순간 어떤 지점에서 만들어진 작지만 결정적인 차이를 제외하고는, 우리 우주와 완전히 똑 같은 쌍둥이 우주로 들어가게 될 것이라는 점은 물리법칙에 전혀 모순되지 않는다.
거대 벌레구명의 공격 368
호킹에 따르면 우리 우주와 공존하는 무수히 많은 다른 우주가 있고, 이들 모두는 무한히 많은 벌레구멍의 그물망으로 연결되어 있다. 수십억의 수십억개의 평행우주를 갖는 유일한 효과는 우리 우주에서 우주 상수를 0으로 유지하는 것이었다. (내 지능으론 무슨 말인지 이해할 수 없다.)
4 초공간의 지배자
13 미래를 넘어 377
모든 힘을 하나의 초힘으로 통합하는 신비를 풀게되면, 즉 초공간의 능력으로 공간과 시간의 구조를 바꾸고, 주문에 의해 물질을 마음대로 만들 수 있고, 입자를 마음대로 만들고 특이한 형태의 물질을 만들 수 있다.
문명의 지수적 발전 379
문명의 유형 I, II, 그리고 III
(특별한 의미가 없는 내용이다.)
우주닭 386
유형 III의 외계문명 388
문명의 흥망성쇠 395
우라늄 장벽 397
생태학적 붕괴 401
신빙하기 404
천문학적 근접 조우 405
멸종의 네메시스 요인 408
태양의 소멸 411
50억 년 후 태양 소멸
은하의 사멸 412
14 우주의 운명 415
완전히 끝나기 전에는 끝난게 아니다.
엔트로피 죽음 419
우주의 평균 밀도가 임계값 보다 낮을 때, 물질-에너지의 함량이 시공의 곡률을 결정하므로, (중략) 우주는 엔트로피(entropy, 엔트로피란 우주의 무질서 혹은 혼돈의 총량을 측정하는 것이다) 죽음으로 최후를 맞게 된다. 예를 들어 한 잔의 커피에 크림을 붓는 것을 생각해 보자. 질서(크림과 커피를 따로 분리시켜 놓은 것)는 자연스럽게 무질서(크림과 커피가 무작위로 섞인 것)으로 변한다. 그러나 엔트로피를 역전시켜 무질서에서 질서를 끌어내는 것은 어렵다. 담배 연기가 방안에 퍼지는 것도 좋은 예.
고차원을 통한 탈출 422
우주의 평균 밀도가 임계값 보다 클 때, 이것은 팽창 과정이 100억년 이내에 수축으로 바뀌어, 우주는 얼음이 아니라 불덩이로 끝난다는 것을 의미한다. 이 사나리오에서는 충분한 물질이 있어 우주의 팽창을 멈추게 하는 강력한 중력 끌림이 작용하여, 우주는 천천히 재붕괴할 것이다. 모든 시공이 불구덩이로 붕괴하면, 대붕괴롤 탈출하는 유일한 방법은 시공을 떠나는 것, 즉 초공간을 탈출하는 것이다.
우주식민지 개척 424
빅뱅의 재창조 427
의미있는 답을 하기에는 데이터가 부족함.
15 결론 431
10차원과 실험 432
괴테, '독단은 회색이지만, 생명의 나무는 녹색이다.'
10차원과 철학: 축소론대 전체론 435
고차원에서의 고합성 442
슈뢰딩거의 고양이 445
S-행렬 이론의 지식 446
10차원과 수학 448
물리적 원리 대 논리적 구조 451
과학과 종교 453
자연에 있어 우리의 역할 457
2024.06.24 일독